Universidade Federal do Rio de Janeiro

Escola Politécnica & Escola de Química

Programa de Engenharia Ambiental

TAYANE MIRANDA SILVA DE CASTRO

AVALIAÇÃO DO TRATAMENTO E DESTINAÇÃO DE LODO SECUNDÁRIO EM

REFINARIAS DE PETRÓLEO

RIO DE JANEIRO

2019

Tayane Miranda Silva de Castro

AVALIAÇÃO DO TRATAMENTO E DESTINAÇÃO DE LODO SECUNDÁRIO EM

REFINARIAS DE PETRÓLEO

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de

Engenharia Ambiental, Escola Politécnica & Escola de

Química, da Universidade Federal do Rio de Janeiro,

como parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Mestre em Engenharia Ambiental.

Orientadores: Elen Beatriz Acordi Vasques Pacheco

Magali Christe Cammarota

Rio de Janeiro

2019

xxxx Castro, Tayane Miranda Silva de.

Avaliação do tratamento e destinação de lodo secundário em refinarias de petróleo / Tayane Miranda Silva de Castro. – 2019.

110 f.: il. 30 cm.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) –

Escola Politécnica & Escola de Química, Universidade Federal

do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.

Bibliografia: 110f. 98-110.

Orientadores: Elen Beatriz Acordi Vasques Pacheco e

Magali Christe Cammarota

1. Resíduos Sólidos. 2. Lodos ativados. 3. Digestão anaeróbia. 4.

Matriz SWOT. I. Pacheco, Elen Beatriz Acordi Vasques e Cammarota,

Magali Christe. II. UFRJ. III. Avaliação do tratamento e destinação do

lodo secundário do refino de petróleo.

XXXXX

Aos que me seguraram as mãos para que eu

pudesse chegar até aqui.

AGRADECIMENTOS

Para uma pessoa de pouca demonstração de sentimentos como eu (mas acredito que estou

melhorando!) esta, com certeza, é uma das partes mais complicadas. Mas apesar de não ser uma

pessoa muito boa com as palavras, a gratidão é mais do que necessária neste momento. É justa!

Por todos os anjos que passaram no meu caminho e possibilitaram da forma que esteve ao seu

alcance que esta dissertação fosse possível. Portanto, eu os agradeço:

À Deus, por não me permitir desistir. Que cuidou que tudo ao meu redor fosse favorável, em

particular na reta final e que colocou no caminho pessoas incríveis. Iluminando minhas ideias

e trazendo inspiração para escrita nas horas mais difíceis.

Minha orientadora Magali que foi mais que uma professora nesta dissertação. Que há oito anos

atrás me deu a oportunidade de iniciar um ciclo de diversas etapas e que se encerra com este

documento. Com você tive o privilégio de trabalhar, estudar e aprender muito. Certamente,

mudou minha vida. Que sempre demonstrou muita confiança em mim e nos trabalhos que

desenvolvemos. Um exemplo de profissional que certamente tem “o dom” para a orientação.

Agradeço sua disponibilidade, confiança e carinho de sempre. Sou eternamente grata.

Minha orientadora Elen que abraçou a ideia desta dissertação com carinho e disponibilidade.

Não mediu esforços para me ajudar, sempre que foi preciso. Me acalmou em momentos difíceis

e me deu um norte quando eu achava que os prazos não seriam possíveis com incentivo e força.

Eu fui muito sortuda em termos de orientação. As duas são as maravilhosas!

À minha família, meus pais Márcia e Hélio e ao meu irmão Marcus. Costumo dizer que fui

criada para mundo e isto é incrível! Vocês me deram a força para me tornar a mulher que sou,

me deram tudo. Obrigada! Minha mãe, que nos momentos de dor e desespero chora comigo

(primeiro que eu), sempre me incentiva, me fala para acreditar e cuida de mim com todo amor

e carinho do mundo principalmente quando a correria da vida não deixa nem eu mesma me

cuidar; meu pai que se preocupa, principalmente com minha segurança a todos os momentos –

quando eu saía tarde do fundão então - e que se ele pudesse escolher tenho certeza que estaria

do meu lado sempre, tentando diminuir minha carga diária. E o meu eterno irmãozinho (bem

maior que eu já há algum tempo) por me ensinar todos os dias o significado da palavra orgulho.

Por me permitir fazer parte da sua história, por confiar em mim, me ouvir (nem sempre) e claro

por fazer parte das suas conquistas que estão só começando. Também a minha vó e tias por todo

carinho desde de sempre e perdoem-me não estar tão perto quando gostaria. Amo vocês.

Ao meu namorado, Jonnatan Souza, por ser meu parceiro, cúmplice e meu melhor amigo. Já

faz um tempo que aprendeu a lidar com minhas loucuras, crises e falta de tempo, mas sempre

com compreensão, incentivo, carinho e amor. Tenho orgulho de nós e de tudo que passamos

juntos (e ainda temos muito a passar). Obrigada especialmente pela sensibilidade com lidar com

meu nervosismo e cansaço nesta reta final. Você é a pessoa que mais de perto sabe de todo o

caminho percorrido para que eu esteja aqui hoje. Obrigada por estar na minha vida e não me

deixar esmorecer. Te amo!

À Verônica Marinho, por ser mais uma vez uma pessoa tão importante na minha vida que me

falta espaço para agradecer. Por ser mais uma vez a pessoa que mais me ajudou ao longo destes

anos, tanto na vida profissional como com sua amizade. Eternamente a melhor chefe do mundo!

Você é um dos meus maiores exemplos e te admiro demais. Além de ajuda com a dissertação

em si, obrigada pelo planejamento e outros pontos. Obrigada por ter paciência todas as vezes

que “travei” em me ouvir, em ser presente. Obrigada por ter aberto as portas da sua casa para

mim neste momento crucial (E permitir este abuso meu! Que me ajudou demais!!!). Você, junto

com a Luana, foi e é meu apoio emocional. Nós três tão diferentes, mas tão iguais, fico muito

feliz pelo que a nossa amizade se tornou, de tantos papos cabeça, tantas trocas de aprendizado,

tantos chopes, tantos lamentos, choros e sorrisos. Lu, e você com esta sua alegria, evolução

espiritual, energia... Amo tanto vocês (três cavalinhos correndo agora – piada interna).

Aos meus colegas do laboratório de tecnologia ambiental (LTA), muitos passaram, não só

durante a dissertação, mas em todos estes anos que trabalhei/ estudei no LTA, vocês são

inesquecíveis. Saudades Claudia, do dia a dia e todo aprendizado que você me proporcionou!

Eduardo, você deve estar feliz de não precisar mais aguentar eu te perturbando todos os dias

(brincadeira!). Obrigada pela sua amizade, companheirismo e pelas muitas vezes que me

salvou, até quando eu não estava mais presente no laboratório. Obrigada pela análise de metano

e desculpa não ter sido usada, quanto trabalho! Obrigada por ser uma cara de coração incrível

e bondoso. Não poderia deixar de agradecer aos meus primeiros estagiários, Hudson e Pedro,

foi gratificante poder contribuir um pouquinho com a formação de vocês. Obrigada por toda a

ajuda, por colocar a mão na massa, literalmente, e tudo que fizeram diretamente por mim e por

esta dissertação. Também ao Vinícius, Fran, Helena, Lorena, Juliana e tantos outros que tive o

prazer de trabalhar ajudar e ser ajudada! Sou grata a todos vocês.

Aos meus colegas de trabalho e gestores da PETROBRAS DISTRIBUIDORA S.A. (GVPET),

gostaria de agradecer a todos principalmente pela compreensão! Paul e Barbeiro, não tenho

palavras para descrever o carinho, cuidado e incentivo de vocês. Foi surpreendente que com tão

pouco tempo de empresa eu pudesse ser tão apoiada neste momento conturbado. Aos PVs,

Filipe, Ilídio e Érico que principalmente neste último mês de dissertação trabalhei diretamente

e foram nota 10, além de compreender, senti que torceram por mim e se preocuparam se tudo

estava dando certo constantemente. Ronan, que além de tudo já citado, agradeço pelos almoços

e conversas. Ao Thalles, que eu conheci nas disciplinas deste mestrado, pela confiança e pelo

convite para trabalhar na BR, propiciando esta experiência profissional desafiadora. E ao Alex

e Aline, por me suprirem nas minhas ausências com dedicação. Muito obrigado!

Ah meus amigos (resistentes amigos), que apesar de eu ser uma furona e muitas vezes uma

péssima amiga vocês dentre outros não desistem de mim. Aqui vai documentada uma promessa,

vou melhorar! Vou estar mais perto e tentar parar de marcar saídas só com tanta antecedência.

Prometo a me comprometer com menos tarefas fixas (pelo menos este ano - risos) e cuidar de

cultivar o carinho que tenho por vocês. Dentre outros amigos amados, minhas amigas de anos

e anos, Joyce e Bias; meu amigo de faculdade, Eliezer; meu gêmeo que a vida deu Davi; e

minha amiga bem oposta, Evelyn provavelmente vocês estão tão ansiosos quanto eu para este

fim. Logo estarei de volta, obrigada por toda alegria, paciência e torcida!

Ao Programa de Engenharia Ambiental (PEA), pela oportunidade de fazer este curso, por todo

o corpo docente, coordenação, que me deram as ferramentas para o aprendizado. Uma das

melhores partes deste mestrado foi a troca de ideias, networking e o conhecimento adquirido

nas disciplinas, foi enriquecedor.

Ao LTA, Escola de química, Escola Politécnica e UFRJ, pelo local e estrutura cedida para

realização deste estudo e por todos os anos que jamais serão esquecidos.

À PETROBRAS/Cenpes e ao PRH-ANP/MCT, pelo material cedido para o estudo e apoio

prestado.

A todos, mais uma vez muito obrigada! Cada um citado, dentre tantos outros, tornaram esta

jornada um pouco menos árdua. Sozinha eu não conseguiria. Esta conquista também é de vocês!

“Eu trabalhei duro por um longo tempo, mas não

se trata de vencer. Isto é sobre não desistir. ”

(Lady Gaga)

“Quando estamos à beira da loucura, no limite da

resistência, ocorrem mudanças significativas na

nossa maneira de interpretar a vida. ”

(Rodrigo de Carvalho)

“And I try, oh my god do I try

I try all the time, in this institution

And I pray, oh my god do I pray

I pray every single day

For a revolution”

(4 Non Blondes – What’s up)

RESUMO

CASTRO, Tayane Miranda Silva de. Avaliação do tratamento e destinação de lodo secundário

em refinarias de petróleo. Rio de Janeiro, 2019. Dissertação (Mestrado) – Programa de Engenharia

Ambiental, Escola Politécnica e Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio

de Janeiro, 2019.

O petróleo ainda será a fonte de energia mais usada nas próximas décadas, mesmo com a inclusão

das energias renováveis na matriz energética mundial. Portanto, as refinarias de petróleo

continuarão suas atividades altamente poluidoras, gerando resíduos sólidos de alta complexidade,

que requerem tratamento e disposição adequados. Dentre estes resíduos, destacam-se os lodos

secundários gerados na etapa biológica (sistemas de lodos ativados) do tratamento de efluentes das

refinarias. Usualmente, após uma etapa de desaguamento, para redução de volume e umidade, estes

lodos são encaminhados para disposição em aterros industriais ou para queima em incineradores,

seguida de disposição das cinzas em aterros. O presente estudo tem como objetivo geral avaliar a

utilização da tecnologia de digestão anaeróbia (DA) para tratamento destes lodos secundários antes

de sua disposição final, através de levantamento de dados secundários e da ferramenta de gestão

Matriz SWOT, que elenca forças, fraquezas, oportunidades e ameaças. No levantamento dos

métodos de tratamento e destinação aplicáveis aos lodos secundários verificou-se que a DA não é

utilizada, embora seja considerada uma tecnologia madura. Na análise SWOT a DA se mostrou

favorável frente a outras tecnologias aplicadas ao tratamento de lodo, com muitos dos fatores

analisados sendo positivos. Também foi possível avaliar benefícios e dificuldades da DA aplicando-

se uma valoração, considerando sua aderência à sustentabilidade (definida através de critérios). Para

validar experimentalmente o resultado apontado na matriz SWOT, obtida a partir de dados

secundários, foram realizados experimentos em escala de bancada que comprovaram a

possibilidade de aplicação da digestão e da codigestão anaeróbia no tratamento de lodos secundários

de refinaria. Dentre os resultados, destacam-se valores obtidos na melhor condição experimental:

52% de remoção de sólidos voláteis (SV) e 81 mL biogás/g SVaplicados para a produção específica de

biogás. Tais resultados foram alcançados, por meio de um planejamento experimental, na

codigestão de lodo secundário residual (sem desaguamento prévio) e resíduo alimentar na

proporção 80:20 (% v/v), sem adição de inóculo, após 45 dias a 35ºC. Na comparação teórico-

experimental cerca de 60% dos fatores foram confirmados experimentalmente, concluindo-se que

a DA deve ser considerada para o tratamento de lodos secundários gerados em refinarias,

especialmente em mistura com outros resíduos facilmente biodegradáveis, como o resíduo

alimentar avaliado.

Palavras-chave: Refinaria de petróleo, resíduos sólidos, lodo secundário, digestão anaeróbia,

análise SWOT.

ABSTRACT

CASTRO, Tayane Miranda Silva de. Avaliação do tratamento e destinação de lodo

secundário em refinarias de petróleo. Rio de Janeiro, 2019. Dissertação (Mestrado) –

Programa de Engenharia Ambiental, Escola Politécnica e Escola de Química, Universidade

Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.

Despite the inclusion of renewable energy in the global energy matrix, petroleum will continue

to be the most widely used energy source in the coming decades. Petroleum refineries will

therefore continue their pollution-generating activities, producing highly complex solid waste

that requires adequate treatment and disposal. This includes the secondary sludge generated in

the biological stage (System Activated Sludge) of refinery wastewater treatment. The sludge is

typically sent to industrial landfills after dewatering to reduce volume and humidity, or burned

in incinerators and the ash disposed of in landfills. The present study aims to evaluate the use

of anaerobic digestion (AD) technology for the treatment of secondary sludge before final

disposal, through secondary data collection and SWOT analysis (strengths, weaknesses,

opportunities and threats). A survey of treatment and disposal methods for secondary sludge

found that AD is not used, despite being considered a mature technology. In the SWOT analysis,

AD was more beneficial than other technologies for sludge treatment, with positive outcomes

for several of the factors analyzed. Additionally, the benefits and difficulties of AD were

assessed by applying a valuation, considering its adherence to sustainability (defined based on

specific criteria). Bench-scale experiments were carried out to validate the SWOT analysis

results, obtained from secondary data, demonstrating the viability of using of anaerobic

digestion and co-digestion to treat secondary refinery sludge. The best results obtained under

experimental conditions were 52% volatile solids (VS) removal and 81 mL of biogas / g (VS)

applied for specific biogas production. This was achieved using an experimental design, involving

co-digestion of secondary sludge (without prior drainage) and leftover food at a ratio of 80:20

(% v/v), without adding inoculum, for 45 days at 35°C. In the theoretical-experimental

comparison, about 60% of the factors were confirmed experimentally, demonstrating that AD

is a viable alternative for treating secondary sludge generated in refineries, especially when

combined with other easily biodegradable wastes, such as leftovers.

Keywords: Petroleum refinery, solid waste, secondary sludge, anaerobic digestion, swot

analysis.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Série histórica da produção de petróleo nacional e mundial .......................................... 16

Figura 2- Participação do petróleo na oferta energética brasileira. ................................................ 17

Figura 3- Etapas da cadeia produtiva do petróleo .......................................................................... 17

Figura 4- Sistema simplificado do processo de lodos ativados. ..................................................... 22

Figura 5- Ordem preferencial do gerenciamento dos resíduos sólidos .......................................... 26

Figura 6- Detalhamento sobre os constituintes da sustentabilidade. .............................................. 32

Figura 7- Exemplo de Matriz SWOT. ............................................................................................ 34

Figura 8- Matriz SWOT Cruzada ................................................................................................... 36

Figura 9- Sequência metodológica da dissertação. Fonte: Elaboração própria. DA = digestão

anaeróbia, LR = lodo secundário de refinaria, RA = resíduo alimentar. ........................................ 41

Figura 10- Classificação do índice de Favorabilidade ................................................................... 47

Figura 11-Amostra de lodo aeróbio de refinaria recebido no laboratório e empregado no estudo 48

Figura 12- Frascos penicilina com seringa acoplada para quantificação do biogás produzido. ..... 50

Figura 13- Etapas de obtenção do resíduo alimentar: (a) Resíduo orgânico alimentar domiciliar

recebido no laboratório; (b) resíduo segregado manualmente; (c) trituração do resíduo; (d) resíduo

alimentar obtido após trituração; (e) e (f) resíduo alimentar para armazenamento. ....................... 51

Figura 14- Matriz SWOT da digestão anaeróbia. ........................................................................... 57

Figura 15- Características que influenciam no peso dos critérios de sustentabilidade. ................. 58

Figura 16- Valorações de importância das Forças da tecnologia de digestão na análise SWOT. .. 58

Figura 17- Valorações de importância das Fraquezas da tecnologia de digestão na análise SWOT.

........................................................................................................................................................ 61

Figura 18- Valorações de importância das Oportunidades da tecnologia de digestão na análise

SWOT. O1= Comercialização do biogás, O2- Digerido usado nos solos, O3= Crédito de carbono,

O4= Custo da disposição final, O5= Combinações de resíduos, O6= Legislação internacional e O7=

Restrições de localização. ............................................................................................................... 62

Figura 19- Valorações de importância das Ameaças da tecnologia de digestão na análise SWOT.

T1= Tipo de material, T2=Condições climáticas, T3= Legislação específica e T4= Vazamentos e

explosões ........................................................................................................................................ 65

Figura 20- Resultado do cruzamento de fatores da matriz SWOT. ................................................ 67

Figura 21-Volume de biogás (35ºC, 1 atm) acumulado nos ensaios de digestão anaeróbia com

diferentes conteúdos de lodo de refinaria e inóculo (Etapa 1). ...................................................... 72

Figura 22- Volume de biogás (35ºC, 1 atm) acumulado nos ensaios de digestão anaeróbia com

diferentes conteúdos de lodo de refinaria diluído e inóculo (Etapa 2). .......................................... 75

Figura 23-Volume de biogás (35ºC, 1 atm) acumulado nos ensaios de digestão anaeróbia do RA

sem e com adição de inóculo (I/S 2). ............................................................................................. 81

Figura 24- Remoção de SV e PEB nos ensaios de codigestão anaeróbia na etapa 4. .................... 83

Figura 25- Diagrama de Pareto do planejamento experimental. X1 = I/S, X2 = % de RA e X3 =

diluição. .......................................................................................................................................... 84

Figura 26- Gráficos de superfície de resposta obtidos no planejamento experimental. X1 = I/S, X2

= % de RA e X3 = diluição. (a) o cruzamento entre as variáveis X1 e X2; (b) relação entre as

variáveis X2 e X3; (c) relação entre as variáveis X3 e X1. ............................................................ 85

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Capacidade de Refino no Brasil em 2017. ............................................................... 18

Tabela 2- Geração de efluentes e volume refinado .................................................................. 21

Tabela 3- Resumo de condições recomendadas para avaliação do Potencial Bioquímico de

Metano por diferentes autores. ................................................................................................. 28

Tabela 4- Alguns artigos que trabalharam com SWOT e gerenciamento de resíduos sólidos de

2006 a 2018 .............................................................................................................................. 38

Tabela 5- Definições dos elementos da matriz SWOT ............................................................. 42

Tabela 6- Critérios de Sustentabilidade adotados para análise dos resultados na matriz SWOT.

.................................................................................................................................................. 44

Tabela 7- Pontuação utilizada nos critérios de avaliação. ........................................................ 46

Tabela 8- Condições experimentais avaliadas nos ensaios de digestão anaeróbia do LR. ....... 49

Tabela 9 - Condições experimentais avaliadas nos ensaios de digestão anaeróbia do RA. ..... 52

Tabela 10- Codificação e definição dos níveis a serem estudados no planejamento de

experimentos fatorial completo 23 do planejamento experimental .......................................... 52

Tabela 11- Corridas experimentais realizadas no planejamento experimental 2³ .................... 53

Tabela 12- Análises realizadas e seus respectivos métodos analíticos ..................................... 54

Tabela 13- Somatório da valoração dos elementos e % na matriz SWOT sobre a digestão

anaeróbia para lodos de refinaria. ............................................................................................. 66

Tabela 14- Caracterização físico-química do lodo secundário de refinaria. ............................ 70

Tabela 15- Caracterização do lodo anaeróbio empregado como inóculo nos ensaios de digestão

anaeróbia ................................................................................................................................... 71

Tabela 16- Resultados dos ensaios de digestão anaeróbia conduzidos na Etapa 1 .................. 73

Tabela 17- Resultados dos ensaios de digestão anaeróbia conduzidos na Etapa 2. ................. 76

Tabela 18- Percentual de diferentes componentes do Resíduo Alimentar ............................... 78

Tabela 19- Caracterização físico-química do resíduo alimentar .............................................. 79

Tabela 20- Resultados dos ensaios de digestão anaeróbia do RA sem e com adição de inóculo

(I/S 2) ........................................................................................................................................ 82

Tabela 21- Resultados dos ensaios de codigestão anaeróbia no planejamento experimental. . 82

Tabela 22- Resultados obtidos na Análise de variância. .......................................................... 84

Tabela 23- Quantidade de elementos confirmados, refutados e inconclusivos para aplicação da

SWOT para o LR. ..................................................................................................................... 86

Tabela 24- Remoção de ST (massa de resíduo) em cada condição da etapa experimental (%)

.................................................................................................................................................. 91

LISTA DE SIGLAS

ABNT Associação brasileira de normas técnicas

AGV Ácidos Graxos Voláteis

ALC. Alcalinidade

ANP Agência Nacional de Petróleo

ANOVA Análise de Variância

APHA American Public Health Association

API American Petroleum Institute

ASTM American Society for Testing and Material

BEN Balanço Energético Nacional

BMP Biochemical Methane Potential

C/N Razão Carbono/Nitrogênio

C/P Razão Carbono/ Fósforo

CG Cromatógrafo de fase gasosa

CH4 Metano

CS Critério de Sustentabilidade

DA Digestão Anaeróbia

EIA Estudo de Impacto Ambiental

EPE Empresa de Pesquisa Energética

ETE Estação de Tratamento de Efluentes

FASF Fábrica de Asfalto

GEEs Gases de efeito estufa

I Inóculo

IF Índice de Favorabilidade

I/S Razão inóculo-substrato

IPPS Industrial Pollution Projection System

LR Lodo de Refinaria

LUBNOR Fábrica de Lubrificantes do Nordeste

MDL Mecanismo de desenvolvimento limpo

MMA Ministério do Meio Ambiente

MME Ministério de Minas e Energia

NBR Norma brasileira regulamentadora

O&G Óleos e graxas

PEB Produção Específica de Biogás

PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos

RA Resíduo Alimentar

RSU Resíduos Sólidos Urbanos

S Substrato

SAO Separador água-óleo

ST Sólidos Totais

SV Sólidos Voláteis

SWOT Strengs, Weakness, Opportunities e Theats

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket

UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO E OBJETIVO .................................................................................... 13

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................... 16 2.1. A indústria de petróleo e a etapa de refino ................................................................. 16 2.2. Resíduos sólidos gerados nas refinarias ...................................................................... 19 2.3. Origem, tratamento e disposição do lodo do tratamento de efluentes de refinarias

...................................................................................................................................... 20 2.4. Gerenciamento de resíduos sólidos e suas perspectivas............................................. 24 2.5. O processo de digestão anaeróbia ................................................................................ 26 2.6. O processo de codigestão anaeróbia ............................................................................ 29

2.7. Matriz SWOT e sua aplicação a resíduos ...................................................................... 32

3. METODOLOGIA ......................................................................................................... 40 3.1. Metodologia de pesquisa ............................................................................................... 41

3.2. Avaliação da digestão anaeróbia por análise SWOT ................................................. 42 3.3. Avaliação experimental da digestão e codigestão de lodo de refinaria .................... 47 3.3.1. Amostragem e caracterização do lodo de refinaria ................................................... 47 3.3.2. Ensaios de digestão anaeróbia do lodo ....................................................................... 48

3.3.3. Amostragem e caracterização do resíduo alimentar .................................................. 50 3.3.4. Ensaios de digestão anaeróbia do resíduo alimentar ................................................. 51

3.3.5. Ensaios de codigestão anaeróbia de lodo de refinaria e resíduo alimentar:

Planejamento experimental ............................................................................................ 52

3.3.6. Métodos analíticos ........................................................................................................ 54 3.4. Reavaliação da matriz SWOT a partir de dados primários da digestão anaeróbia55

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 56 4.1. Matriz SWOT da digestão anaeróbia: avaliação teórica........................................... 56

4.2. Avaliação experimental ................................................................................................ 69 4.2.1. Caracterização do lodo de refinaria ............................................................................ 69

4.2.2. Caracterização do inóculo............................................................................................70

4.2.3. Digestão anaeróbia de lodo de refinaria – Experimental ........................................ 721

4.2.4. Caracterização do resíduo alimentar .......................................................................... 78 4.2.5. Digestão anaeróbia do resíduo alimentar ................................................................... 80

4.2.6. Codigestão anaeróbia de lodo de refinaria e resíduo alimentar: Planejamento Experimental .................................................................................................................... 82

4.3. Reavaliação da matriz SWOT a partir de dados primários da digestão anaeróbia. 86

5. CONCLUSÕES ............................................................................................................. 95

6. SUGESTÕES ................................................................................................................. 97

REFERÊNCIAS......................................................................................................................98

13

1. INTRODUÇÃO E OBJETIVO

Óleo e gás são, atualmente, as principais fontes de energia e receita em diversos países.

Este setor é uma importante atividade industrial no século XXI e certamente os impactos

ambientais causados assumem também alto grau de importância.

Dentro de toda a cadeia produtiva do petróleo, a etapa de refino não é importante apenas

do ponto de vista estratégico, mas também do ponto de vista ambiental. Refinarias de petróleo

são grandes instalações industriais, geralmente próximas a zonas urbanas, que usam grande

quantidade de água e geram gases tóxicos, efluentes e resíduos sólidos de difícil tratamento e

disposição. Estima-se que custos adicionais relativos ao controle ambiental variam de 15 a 20%

do investimento total de uma refinaria. Porém, tais custos não devem ser vistos como somente

um custo a mais de projeto, mas como um investimento na variável ambiental, que assume um

papel cada vez mais importante no planejamento e concepção das refinarias (MARIANO,

2005).

Nas refinarias de petróleo são gerados resíduos sólidos durante as diversas etapas do

processo de refino e também durante o tratamento dos efluentes gerados. Os principais resíduos

gerados nas refinarias são: o lodo dos separadores água / óleo (SAO), o lodo dos flotadores, as

borras de fundo dos tanques de armazenamento do petróleo cru e derivados, as argilas de

tratamento, os lodos biológicos e alguns sólidos contaminados com óleo. Estes resíduos podem

variar significativamente quanto às suas características físico-químicas, tóxicas e seu efetivo

potencial poluidor de acordo com o tipo de petróleo que é processado e os processos

empregados nas refinarias (ARAÚJO; NICOLAIEWSKY; FREIRE, 2003; MARIANO, 2005).

A quantidade total de resíduos gerados nas refinarias de petróleo é pequena, quando

comparada ao volume de petróleo processado, na faixa de 0,01 a 2 kg por tonelada de petróleo.

O lodo secundário dos sistemas de lodos ativados, normalmente empregados no tratamento de

efluentes das refinarias, representa somente de 1 a 2% do volume de efluente tratado. Mas,

devido à elevada vazão dos efluentes processados, em números absolutos pode-se atingir 21

toneladas mensais de lodo secundário por refinaria (MARIANO, 2005). Entende-se que o

tratamento do lodo secundário não faz parte do processo de lodos ativados em si; no entanto, é

um complemento essencial. Estes resíduos precisam ser gerenciados, tratados e ter uma

destinação correta.

14

A análise técnica da tecnologia selecionada para o tratamento de resíduos é importante e a

avaliação quanto a sua sustentabilidade pode viabilizar ainda mais a forma de tratamento

selecionada. Uma das ferramentas práticas que pode ser usada para auxiliar a avaliação do

tratamento mais sustentável e que permite um planejamento estratégico é a análise SWOT

(Strengths, Weaknesses, Opportunities e Threats), que considera as forças, oportunidades,

ameaças e fraquezas da tecnologia analisada e facilita o entendimento das situações externas e

internas. Originalmente foi desenvolvida para organizações e empresas, nas quais ajuda a

direcionar seus recursos e capacidades para atingirem seus objetivos (FERRELL e

HARTLINES, 2012).

Ainda, na busca de uma perspectiva sustentável para a indústria do petróleo e gás natural,

além de se requerer um cuidado maior com as práticas de proteção ambiental e mitigação dos

efeitos dos resíduos no meio ambiente, ao longo da cadeia de produção, processamento e

consumo, é importante que se considerem as possibilidades de transição para fontes energéticas

menos poluentes e sustentáveis. Uma destas alternativas é a utilização do processo de digestão

anaeróbia, pois neste ocorre a conversão da matéria orgânica biodegradável do resíduo a biogás,

cujo conteúdo de metano (CH4) pode ser aproveitado na indústria de petróleo como fonte de

energia, na geração de calor ou eletricidade (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES,

2014; METCALF e EDDY, 2014).

A digestão anaeróbia ocorre em reatores fechados, chamados digestores anaeróbios, muito

utilizados no tratamento de lodos primários e secundários de plantas de tratamento de esgoto

de grande porte. Logo, pode ser utilizada como tratamento do lodo secundário gerado em

refinarias (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2014; FOLADORI;

ANDREOTTOLA; ZIGLIO, 2010).

De modo a reduzir custos e atender a uma legislação mais restrita, a Política Nacional de

Resíduos Sólidos (BRASIL, 2010) recomenda o estudo de técnicas não convencionais de

gerenciamento dos resíduos e até mesmo soluções sinérgicas para a questão ambiental.

O uso de outros resíduos combinados com o resíduo principal deste estudo (lodo secundário

dos sistemas de lodos ativados) pode aumentar os benefícios do tratamento, além de tratar no

mesmo processo dois resíduos que seriam descartados. Este é o caso do tratamento por

codigestão anaeróbia, que usa dois ou mais resíduos no tratamento e que tem como produto o

biogás. A codigestão, se realizada com diferentes resíduos do mesmo empreendimento, pode

15

reduzir custos e otimizar o tratamento, como por exemplo a incorporação do resíduo alimentar

gerado nos restaurantes das refinarias ao lodo gerado na etapa de refino.

Portanto, o objetivo geral do trabalho foi avaliar a utilização da tecnologia de digestão

anaeróbia para tratamento dos lodos secundários gerados nos sistemas de lodos ativados de

refinarias de petróleo antes de sua disposição final, através de levantamento de dados

secundários e aplicação da ferramenta de gestão Matriz SWOT e dados primários através de

análise experimental.

Para atingir tal objetivo foram delineadas as seguintes etapas de trabalho:

Levantamento, com base em dados secundários, da utilização da digestão anaeróbia

no tratamento e destinação dos resíduos sólidos através da ferramenta matriz

SWOT;

Avaliação da tecnologia de digestão e codigestão anaeróbia, em escala de

laboratório, para tratamento do lodo secundário e obtenção de dados primários;

Realização de análise comparativa entre a matriz SWOT da digestão anaeróbia com

os resultados obtidos a partir da análise experimental da digestão e codigestão

aplicados ao lodo secundário oriundo de sistemas de lodos ativados de refinarias de

petróleo.

16

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. A indústria de petróleo e a etapa de refino

Apesar dos esforços para inclusão das energias renováveis na matriz energética mundial, o

petróleo continua sendo a maior fonte de energia e estima-se que perdurará pelos próximos

anos. Mesmo que seja uma fonte de energia não-renovável, com as novas tecnologias para as

descobertas e viabilidade de prospecção em condições mais extremas, todos os dias são

encontrados novos campos petrolíferos e atualmente chega-se à marca de 1,7 trilhões de barris

em reservas mundiais provadas (ANP, 2018).

Mesmo com a crise do petróleo entre 2014 e 2016, com os preços do barril caindo em mais

da metade do seu valor de mercado e chegando a U$$ 43,3 (menor valor dos últimos 10 anos),

o setor está se recuperando, com volumes e valores em tendência crescente. A produção de

petróleo mundial e nacional cresceu pelo quarto ano consecutivo, tendo a produção nacional

apresentado um aumento de 4,2% em 2017, atingindo 2,7 milhões de barris/dia (Figura 1). Este

volume corresponde a 3% da produção mundial, fazendo com que o Brasil ocupe a 10ª posição

entre os maiores produtores. Esta elevação foi liderada pelo pré-sal, com a oferta de petróleo

em águas profundas e de alto ºAPI, que alcançou a média de 1,3 milhão de barris/dia no ano.

Esta fonte corresponde a cerca de 50% da produção do País e aumentou a média da densidade

e a qualidade do petróleo brasileiro (ANP, 2018; FGV, 2017).

Figura 1- Série histórica da produção de petróleo nacional e mundial

Fonte: BP Statistical Review of World Energy, 2018 apud ANP (2018)

74,0

76,0

78,0

80,0

82,0

84,0

86,0

88,0

90,0

92,0

94,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Pro

duçã

o m

undia

l (m

ilh

ões

de

bar

ris/

dia

)

Pro

duçã

o n

acio

nal

(m

illh

ões

de

bar

riis

/dia

)

Brasil Mundo

17

Este cenário favorável ao petróleo reflete na oferta e consumo da energia no Brasil.

Segundo o Balanço Energético de 2018, o petróleo e seus derivados predominam na matriz

energética brasileira, representando 37% dos derivados de petróleo, enquanto a maior fonte de

energia renovável, a biomassa de cana, representa 17% (Figura 2). Mesmo com esta grande

diferença, o Brasil é um dos países com maior diversidade e percentuais de energia renovável

na matriz energética, atualmente com 42,9% de energia limpa, enquanto a média mundial é de

13,7% (EPE, 2018).

Figura 2- Participação do petróleo na oferta energética brasileira.

Fonte: Elaboração própria com base em dados de 2017 do BEN/EPE/MME (EPE, 2018).

O petróleo é considerado uma matéria-prima essencial à vida moderna, sendo o

componente básico para diversos produtos (BAHADORI, 2014). No entanto, é percorrido um

longo caminho desde a prospecção até o consumo de derivados (Figura 3). No downstream

encontra-se a etapa de refino, importante etapa da indústria de óleo e gás (MARIANO, 2005).

No refino ocorrem transformações da matéria-prima fóssil, em sua maioria composta por

hidrocarbonetos (ASTM, 2008), até a obtenção dos combustíveis, lubrificantes, produtos

petroquímicos como as borrachas e plásticos e até mesmo a energia elétrica, ou seja,

praticamente tudo é dependente de petróleo.

Figura 3- Etapas da cadeia produtiva do petróleo Fonte: elaboração própria

Gás Natural

13,0%Hidráulica

12%

Biomassa de cana

17%

Outras

Renováveis

13,9%

Nuclear e outras não

renováveis

2%

Derivados de petróleo

36,4 %

Carvão

5,7%

Gás natural

Hidráulica

Biomassa de cana

Outras Renováveis

Nuclear e outras não renováveis

Petróleo e derivados

Carvão

18

Para obtenção dos derivados e transformação do óleo cru em energia são necessários

diversos processos industriais complexos e esta etapa é essencial na cadeia produtiva do

petróleo, permitindo que a matéria com baixo valor comercial seja aproveitada ao máximo a

partir de uma série de beneficiamentos (THOMAS, 2004). O Brasil foi o oitavo colocado no

ranking mundial, em 2017, com capacidade de refino de 2,4 milhões de barris/dia (0,5% da

capacidade mundial), somando as 12 refinarias PETROBRAS, as 4 da iniciativa privada –

Riograndense, Manguinhos, Univen e Dax Oil – e a Fábrica de lubrificantes (LUBNOR) e a

Fábrica de asfalto (FASF), conforme detalhado na Tabela 1.

Tabela 1- Capacidade de Refino no Brasil em 2017.

Refinaria Município (UF) Início de

Operação

Capacidade nominal

(Barril/dia)

Replan - Refinaria de Paulínia Paulínia (SP) 1972 433.997

Rlam - Refinaria Landulpho Alves São Francisco do Conde

(BA) 1950 377.389

Revap - Refinaria Henrique Lage São José dos Campos

(SP) 1980 251.592

Reduc - Refinaria Duque de Caxias Duque de Caxias (RJ) 1961 251.592

Repar - Refinaria Presidente Getúlio

Vargas Araucária (PR) 1977 213.853

Refap - Refinaria Alberto Pasqualini

S.A Canoas (RS) 1968 220.143

RPBC - Refinaria Presidente Bernardes Cubatão (SP) 1955 169.825

Regap - Refinaria Gabriel Passo Betim (MG) 1968 166.051

Recap - Refinaria de Capuava Mauá (SP) 1954 62.898

Reman - Refinaria Isaac Sabbá Manaus (AM) 1956 45.916

RPCC - Refinaria Potiguar Clara

Camarão Guamaré (RN) 2000 44.658

Rnest - Refinaria Abreu e Lima1 Ipojuca (PE) 2014 115.009

Refinaria de Petróleo Riograndense S.A Rio Grande (RS) 1937 17.014

Refinaria de Petróleos de Manguinhos

S.A. Rio de Janeiro (RJ) 1954 14.000

Univen Refinaria de Petróleo Ltda Itupeva (SP) 2007 5.158

Dax Oil Refino S.A Camaçari (BA) 2008 2.095

Lubnor - Lubrificantes e Derivados de

Petróleo do Nordeste Fortaleza (CE) 1966 10.378

FASF - Refinaria Landulpho Alves

Fábrica de Asfalto2 Madre de Deus (BA) 1950 3.774

Total (barril/dia) 2.405.342

Fator de utilização3 (%) 76,2 1Autorizada a processar 100 mil barris/dia, conforme exigência da Renovação da Licença de Operação, emitida

pela Agência Estadual de Meio Ambiente de Pernambuco. 2Fabrica de asfalto da Refinaria Landulpho Alves

(Rlam).3Fator de utilização das refinarias, considerando o petróleo processado no ano de 2017.

Fonte: ANP (2018)

19

O problema é que apesar do refino ser estratégico para o setor petrolífero, sendo necessário

para a transformação de todo este volume de óleo, as refinarias são grandes instalações

industriais que, geralmente próximas a zonas urbanas, liberam emissões atmosféricas e

produzem altos volumes de efluentes líquidos e resíduos sólidos de difícil tratamento e

disposição. Além disto, as refinarias demandam grandes quantidades de água e consomem

diversos produtos químicos, sendo consideradas as mais poluidoras de toda a cadeia petrolífera

(MARIANO, 2005; LA ROVERE, 2016; RIZZO et al., 2006). Tudo isto contribui para que o

setor seja visto, muitas vezes, como uma das atividades mais danosas ao meio ambiente no

século XXI (DO BRASIL, 2011). O Banco Mundial e o Industrial Pollution Projection System

(IPPS) classificaram o segmento como de alto potencial poluidor ao meio ambiente, com a

liberação de diversos tipos de poluentes (SZKLO e MAGRINI, 2008).

2.2. Resíduos sólidos gerados nas refinarias

Os resíduos sólidos das refinarias representam uma mistura de compostos orgânicos

complexos, enxofre, nitrogênio, cálcio e metais. Os resíduos são em grande parte considerados

resíduos industriais perigosos, segundo a NBR 10004 (ABNT, 2004). A quantidade dos

resíduos é geralmente pequena comparada à quantidade de matéria processada, ficando na faixa

de 1 a 2 kg por tonelada de petróleo refinado (DO BRASIL, 2011). No entanto, em números

absolutos, somente o sistema PETROBRAS gerou e destinou, em 2017, 266 mil toneladas de

resíduos, sendo 43% classificados como perigosos e provenientes das refinarias (ANP, 2018;

PETROBRAS, 2018).

As borras oleosas compreendem os resíduos oleosos gerados, em maior quantidade nas

refinarias, chegando a 3% da carga de petróleo processada (HEIDARZADEH; GITIPOUR;

ABDOLI, 2010; LADISLAO, 2008; NUNES, 2018; PETROBRAS, 2018; SILVA 2013). Tanto

o tratamento como o gerenciamento de borras oleosas são essenciais para promover uma gestão

sustentável de exploração e aproveitamento dos recursos naturais. Esse gerenciamento inclui as

alternativas de redução, reutilização e reciclagem, por meio de processos físicos, químicos e

biológicos que podem ser usados em série e/ou em paralelo para reduzir a contaminação

ambiental aos níveis aceitáveis pelos órgãos ambientais. As borras são a maioria dos resíduos

perigosos gerados no sistema PETROBRAS e 47% delas são encaminhadas para recuperação,

reciclagem e reuso (PETROBRAS, 2018).

20

Outro resíduo também significativo é o lodo biológico gerado no tratamento dos efluentes

das refinarias de petróleo, podendo atingir volumes equivalentes a cerca de 1% dos efluentes

tratados (MARIANO, 2005). Para este resíduo, são encontrados bem menos estudos em termos

de alternativas mais sustentáveis. Estes resíduos, de característica majoritariamente não

perigosa, passam por etapas de redução de volume e desidratação para depois serem dispostos

em aterros ou são incinerados e os rejeitos finais também colocados em aterros (FOLADORI;

ANDREOTTOLA; ZIGLIO, 2010; JERÔNIMO e KITZINGER, 2014; MARIANO, 2005; DO

BRASIL, 2011). Atualmente, 37% dos resíduos não perigosos são encaminhados para

disposição em aterros (PETROBRAS, 2018). A maioria dos estudos relacionados aos lodos de

Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) são os que objetivam o tratamento e disposição de

lodos gerados em plantas de tratamento de esgoto.

Cada vez mais é necessária a manutenção do meio ambiente ecologicamente equilibrado e

entender os males acerca da saúde humana, conforme preleciona a Constituição. De maneira

que esforços devem ser empreendidos para o correto tratamento destes resíduos com o menor

custo possível, isto é, visando à sustentabilidade (NUNES, 2018). Além disto, a não observância

de atividades insustentáveis pode influenciar clientes e consumidores finais. Por isso, também

é crescente nas empresas um movimento para abatimento da poluição, incentivos e atendimento

à legislação ambiental cada vez mais restrita.

2.3. Origem, tratamento e disposição do lodo do tratamento de efluentes de

refinarias

Com a elevada carga refinada e, consequentemente, os volumes de efluentes a serem

tratados, é gerada uma quantidade significativa de resíduos sólidos oriundos do tratamento de

efluentes, o chamado lodo secundário de refinaria.

Os efluentes são os maiores subprodutos durante as operações industriais e podem ser

definidos como uma mistura complexa de componentes orgânicos e inorgânicos em fase aquosa

e com caráter poluidor. Os tratamentos objetivam alterar a composição química e física de tais

correntes líquidas de modo a permitir seu descarte de acordo com as normas da legislação ou

ainda permitir o reuso (DO BRASIL, 2011).

Considerando apenas os dados disponíveis da PETROBRAS, 98,6% do refino no Brasil

(ANP, 2018), em 2017 o volume de efluentes descartados nos corpos receptores foi de 297,12

21

milhões de metros cúbicos (PETROBRAS, 2018). Como estima-se que o volume de efluentes

gerados seja mais de 3 vezes o volume de petróleo refinado, mais de 474 L de efluentes foram

gerados por barril de petróleo processado (Tabela 2).

Tabela 2- Geração de efluentes e volume refinado

Volumes/quantidades Unidade Valor

Descarte de efluentesa milhões de m³ 297,12

Carga processadab mil barris/d 1.717,47

Geração de efluentes m³/barril refinado 0,474

Razão geração de efluentes/barril refinado 2,98

ªconsiderados efluentes sanitários e água produzida; bbarril de petróleo = 159L.

Fonte: Petrobras (2018)

O sistema de tratamento de efluentes geralmente é composto por uma etapa primária, na

qual são retidos sólidos grosseiros e óleo livre, uma etapa secundária na qual é removida a

matéria orgânica e óleos emulsionados e a maior parte do caráter poluidor e, opcionalmente,

um tratamento terciário, para o polimento do efluente tratado e seu uso em funções mais nobres

que o encaminhamento para descarte (METCALF e EDDY, 2014). Neste trabalho, somente o

lodo do tratamento secundário foi considerado.

A principal forma de tratamento secundário de efluentes de refinaria de petróleo é o sistema

de lodos ativados, por ser um processo de operação versátil, proporcionar um efluente final de

alta qualidade e não necessitar de grandes áreas para sua instalação quando comparado com

outros processos biológicos (VON SPERLING, 2002).

O processo de lodos ativados consiste basicamente de um tanque aerado, contendo

biomassa microbiana que degrada a matéria orgânica do efluente, seguido de um tanque de

decantação onde ocorre um adensamento do lodo, e um sistema de recirculação e descarte, onde

parte do lodo gerado é reenviado ao tanque aerado e parte é descartada (METCLAF e EDDY,

2014). O lodo biológico excedente a ser descartado é a grande desvantagem do processo (Figura

4), pois até 40% da matéria orgânica alimentada ao tanque aerado pode ser convertida em

biomassa (excesso de lodo). O gerenciamento deste excesso de lodo biológico apresenta alto

custo, podendo chegar até 60% do custo total de uma planta de tratamento, sendo este

usualmente disposto em aterros industriais (FOLADORI; ANDREOTTOLA; ZIGLIO, 2010).

22

Figura 4- Sistema simplificado do processo de lodos ativados.

Fonte: adaptado de VON SPERLING (2002) e BAHADORI (2014).

O lodo secundário oriundo de refinarias de petróleo é um resíduo sólido de constituição

essencialmente orgânica, podendo conter elementos minerais, metais pesados e outros

compostos tóxicos, e ainda agentes patogênicos (mais em lodos sanitários que industriais) que

necessita de gerenciamento. O excesso de lodo se encontra parcialmente estabilizado, com alta

umidade e é comumente encaminhado aos aterros industriais após completa estabilização. Pode

ser considerado tanto um produto perigoso, em função de seus potenciais impactos negativos

quando disposto de forma inadequada, quanto um recurso de potencial energético, fertilizante

ou estrutural que pode ser reaproveitado (BRASIL, 2010; ANDREOLI; VON SPERLING;

FERNANDES, 2014). Usualmente, seu gerenciamento nas refinarias consiste basicamente em

redução de volume por retirada de água seguido de estabilização para redução do teor de matéria

orgânica, não havendo aproveitamento deste resíduo (BAHADOTI, 2014; ALEXANDRE,

2013).

Os aterros, apesar de serem considerados uma técnica adequada de disposição final, evitar

riscos à saúde, apresentar baixo impacto ambiental e custos menores que outras alternativas

usuais de disposição, têm sérias desvantagens. Estes utilizam grandes áreas e há forte oposição

pública à abertura de novos aterros, liberam odores e, se não forem bem operados, atraem

vetores e animais. Lixiviados e percolados comprometem os recursos hídricos subterrâneos e

superficiais e ainda colaboram para diminuição da vida útil do aterro, geram um passivo

ambiental que precisa ser monitorado após sua inativação, principalmente devido à produção

de gases que devem ser queimados em flares, e não há qualquer preocupação em se recuperar

nutrientes ou se utilizar o resíduo estabilizado para qualquer finalidade útil, além de não

23

permitir a economia de recursos naturais. E ainda, os aterros com recuperação energética

necessitam de sistema de drenagem e remoção de percolados, sistemas de tratamento de

efluentes, monitoramento das águas subterrâneas, sistema de tratamento de gases e

impermeabilização das camadas do solo que, apesar dos benefícios ambientais, acrescentam

custos acentuados tornando muitas vezes o balanço sustentável negativo (ANDREOLI; VON

SPERLING; FERNANDES, 2014; MONTEBELO, 2016).

Outra forma muito utilizada é o tratamento térmico por incineração, ou seja, a queima do

resíduo a altas temperaturas. É um processo de estabilização do lodo que propicia maior redução

do volume encaminhado para disposição. A incineração é um processo destrutivo, pois elimina

praticamente todos os componentes, restando somente as cinzas (ANDREOLI; VON

SPERLING; FERNANDES, 2014). No entanto, podem ser formados subprodutos mais tóxicos

que os originais (ALVES e BRITO, 1995) e gases com alto caráter poluidor. Devido ao grau

de sofisticação e ao alto custo de implementação e operação, atualmente o uso de incineradores

para tratar lodos fica restrito a grandes volumes de tratamento, usualmente sendo empregados

para lodos sanitários em áreas de alta densidade populacional. E mesmo considerando o

aproveitamento do calor gerado, esta tecnologia não pode ser classificada como uma forma de

valorização do resíduo, já que seu balanço energético é negativo, devido ao alto teor de água

no lodo (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2014). Sendo apresentadas como

principais desvantagens o alto custo e a emissão de gases poluentes e material particulado. Além

da geração de cinzas que também deverão ser dispostas adequadamente, havendo divergências

trata-se de um método de tratamento ou de disposição. Dependendo das características do lodo,

de 10 a 30% dos sólidos secos encaminhados para incineração permanecem como cinzas

(ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2014).

A reciclagem para a agricultura seria o melhor método de disposição a ser empregado,

muito usado para lodos convencionais de sistemas de tratamento de esgoto sanitário. No

entanto, no caso dos rejeitos de refinaria, que possuem mais componentes tóxicos que os

convencionais, tal característica dificulta ou impossibilita esta alternativa. Antigamente ocorria

a disposição final em oceanos, mas, em muitos países, entre eles EUA e Brasil, esta prática é

proibida (MARIANO, 2005; TELLES e COSTA, 2010; BAHADORI, 2014).

A avaliação de alternativas para o tratamento e disposição final dos lodos normalmente é

difícil por envolver aspectos técnicos, econômicos, ambientais e legais. Como o caminho que

leva à disposição final dos lodos é caro e complexo, chegando até 60% do custo total de

24

operação da planta de tratamento (pois envolve tratamento, transporte, disposição e

monitoramento futuro), muitas vezes o gerenciamento destes lodos é negligenciado. Quando

deveria ser parte integrante do projeto da estação, considerando a qualidade requerida do

efluente tratado, o tipo de tratamento visando reaproveitamento, a valoração do resíduo e a

disposição final mínima possível (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2014).

2.4. Gerenciamento de resíduos sólidos e suas perspectivas

Em 2010, o Congresso Nacional do Brasil aprovou a Política Nacional de Resíduos Sólidos

(PNRS), Lei Federal nº 12.305 (BRASIL, 2010). Este foi um importante passo para uma maior

atenção à problemática dos resíduos sólidos no Brasil. Governos, instituições públicas, o setor

privado e os consumidores passaram a partilhar a responsabilidade, que a princípio era somente

do gerador. Na prática, todos os atores participantes do gerenciamento são responsáveis pelos

resíduos. Nos casos em que o gerador subcontrata o gerenciamento, este também é responsável

pelo resíduo gerado. Isto amplia as preocupações das grandes corporações para o tratamento

mais adequado, obrigando todos os níveis a desenvolver e articular mecanismos adequados de

gestão, tratamento e disposição final dos resíduos. Além disto, a PNRS dispõe sansões como

poluidor-pagador, reparação de danos e amplia o crime ambiental (BRASIL, 2010;

MONTEBELO, 2016; OCHARÁN, 2017).

Mesmo fora do cenário corporativo, o cidadão é responsável não só pela disposição correta

dos resíduos que gera, mas também é importante que repense e reveja o seu papel como

consumidor. O setor privado, por sua vez, fica responsável pelo gerenciamento ambientalmente

correto dos resíduos sólidos, pela sua reincorporação na cadeia produtiva e pelas inovações nos

produtos que tragam benefícios socioambientais, sempre que possível. Já os governos federal,

estaduais e municipais são responsáveis pela elaboração e implementação dos planos de gestão

de resíduos sólidos, assim como dos demais instrumentos previstos na PNRS (BRASIL, 2010).

Faz parte do gerenciamento dos resíduos sólidos, as etapas que compreendem a coleta,

classificação, segregação, armazenagem, transporte, tratamento e disposição final e ainda os

aspectos de treinamento de pessoal, manuseio e procedimento de emergência, dentro de

critérios de garantia da proteção ambiental, saúde e bem-estar público (ABNT, 2004). Na

PNRS, foi adicionada a premissa de que os resíduos devem seguir o gerenciamento até o

tratamento e somente os rejeitos devem ser dispostos de forma ambientalmente adequada e

25

devem-se ter planos prévios de gestão integrada dos resíduos sólidos (BRASIL, 2010;

MONTEBELO, 2016).

Mais avançados que o Brasil, muitos países já adotaram instrumentos legais e econômicos

de restrições ao uso de aterros, o que influencia profundamente as decisões de gerenciamento e

disposição, uma vez que os aterros até então são a forma mais comum de disposição de resíduos

no mundo. Isto se deve ao reconhecimento de que a disposição em aterros não é uma prática

sustentável e que ao longo dos anos espera-se perder força na sua maior vantagem, o custo, em

função das maiores distâncias entre os centros urbanos e os aterros e às crescentes restrições

ambientais. A tendência mundial fica a cargo de investimentos no aumento da eficácia e

economia de energia em processos de incineração e recuperação da energia dos resíduos em

processos como o de digestão anaeróbia, que podem ser colocados na mesma estação de

tratamento em que o resíduo foi gerado, reduzindo gastos com o transporte e impactos com o

tráfego gerado em áreas urbanas (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2014).

A busca por soluções na área de resíduos reflete a demanda da sociedade que pressiona por

mudanças motivadas pelos elevados custos socioeconômicos e ambientais. Porém, os impactos

do gerenciamento podem ser positivos ou negativos. Se manejados adequadamente, os resíduos

sólidos adquirem valor comercial e podem ser utilizados em forma de novas matérias-primas

ou novos insumos. Isto é, através de planejamento e melhor forma de gerenciamento podem

trazer benefícios diretos e indiretos, tais como benefícios ambientais como a redução da

quantidade de resíduos, do uso de recursos naturais e de outros impactos ambientais provocados

pela disposição inadequada dos resíduos; benefícios gerenciais como a redução de custos,

proporcionar a abertura de novos mercados, geração de empregos, geração de receita, melhoria

de imagem (marketing verde) e conduzir à inclusão social (BRASIL, 2010; MONTEBELO,

2016).

Neste contexto que objetiva novas rotas para o melhor gerenciamento e sustentabilidade

tem-se a digestão anaeróbia que, apesar de não ser um método de disposição final, pode ser

uma alternativa à rota que leva os lodos de refinaria direto aos aterros ou incineradores. Desta

forma, é feita a passagem do resíduo pelo sistema de tratamento biológico anaeróbio, reduzindo

os volumes a serem dispostos e a quantidade de matéria orgânica, reaproveitando

energeticamente os resíduos na forma de subprodutos de valor agregado e trazendo ganhos

ambientais para então encaminhar os rejeitos aos aterros. Esta opção corrobora com a

26

recomendação do gerenciamento dos resíduos da PNRS segundo a qual é preferível reaproveitar

e tratar, e somente dispor quando já esgotadas as demais alternativas (Figura 5).

Figura 5- Ordem preferencial do gerenciamento dos resíduos sólidos

Fonte: Brasil (2010)

2.5. O processo de digestão anaeróbia

A digestão anaeróbia é um processo através do qual resíduos orgânicos são biologicamente

convertidos por um consórcio microbiano, na ausência de oxigênio (ANDREOLI; VON

SPERLING; FERNANDES, 2014; CHERNICHARO, 2007). Além de estabilizar a carga

orgânica poluente dos resíduos, tem-se a redução de microrganismos patogênicos, a geração de

produtos como o biogás composto por cerca de 60% de metano e 40% de dióxido de carbono

(MOLINO, 2013), e um resíduo orgânico rico em nutrientes assimiláveis que, dependendo da

qualidade, pode ser usado diretamente como biofertilizante (KUNZ; PERDOMO; OLIVEIRA,

2004; LANSING; BOTERO; MARTIN, 2008; SILVEIRA, 2016).

A digestão anaeróbia é historicamente utilizada para a estabilização de lodo gerado no

tratamento de esgotos, porém uma aplicação também viável para o tratamento de qualquer

matéria orgânica. Há muitos anos vem sendo amplamente utilizada no tratamento de resíduos

sólidos, incluindo resíduos provenientes de culturas agrícolas, dejetos de animais, e outros

resíduos sólidos orgânicos (CECCHI, 1991; SILVA, 2009).

Prevenção

Redução de quantidade e periculosidade

Reaproveitamento

Tratamento

Disposição final

27

Dentre suas vantagens, destacam-se o baixo requerimento energético para a operação, a

não necessidade de aeração, menor área para implantação, altas remoções de matéria orgânica

e recuperação de biogás (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2014;

CHERNICHARO, 2007). Assim, conforme relataram Brunhara e seus colaboradores (2015), a

utilização da digestão anaeróbia no tratamento de resíduos sólidos orgânicos e na produção de

energia é não só desejável, mas torna-se cada vez mais imprescindível, uma vez que os custos

pertinentes a esta tecnologia produzem boas respostas para o tratamento de resíduos orgânicos

que se colocam de forma quase dramática nas sociedades industrializadas.

O teste do Potencial Bioquímico de Metano (BMP - da sigla em inglês) é uma medida da

biodegradabilidade do substrato (resíduo), determinada pelo monitoramento da produção

cumulativa de metano a partir de uma amostra incubada sob anaerobiose. Este teste pode ser o

ponto de partida para a determinação das condições utilizadas para os experimentos da digestão

anaeróbia. Para a realização do teste BMP, amostras do resíduo sólido são incubadas com meio

de cultura e, se necessário, inóculo (CHYNOWETH et al.,1993; OWEN et al., 1979). Este teste

necessita de condições bem controladas para que a digestão anaeróbia aconteça da melhor

maneira possível, podendo assim ser obtido o potencial máximo de produção de metano a partir

do resíduo estudado. É importante saber quais são as condições que o teste deve ser submetido,

observando vários fatores que podem influenciar o resultado da produção de metano esperada.

Não há um consenso para a determinação do BMP. Algumas condições são similares, e por

vezes até coincidentes, nos métodos propostos por alguns autores. No entanto, não há um

consenso geral sobre todos os parâmetros envolvidos no método, ou seja, não há um método

padrão, conforme apresentado na Tabela 3. Algumas condições podem ser estabelecidas como

as mais comuns dentre os trabalhos analisados, tais como: temperatura de 35ºC, tempo de 30

dias ou até estabilização, pH maior que 7, utilização de controle somente com inóculo e I/S

(razão inóculo por substrato) de até 2.

Além destes parâmetros, Holliger et al. (2016) e Raposo et al. (2011), trabalhos mais

recentes aqui analisados com o viés de avaliação dos métodos de BMP, recomendam ainda

observar os valores de alcalinidade - que deve estar na faixa de 2500-5000 mg CaCO3/L, faixa

de Sólidos Voláteis de 20 a 60 g/L; ácidos graxos voláteis menor que 1,0 g Ácido acético/L; e

NH4+ menor que 2,5 g/L.

28

Tabela 3- Resumo de condições recomendadas para avaliação do Potencial Bioquímico de Metano por diferentes autores.

Referência T

(°C)

Tempo

(d) pH

Volume

(mL)

Experimento de

Controle

Agitação

(rpm)

I/S

(em SV)

PAUL e LIU (2012)

35 30 - - Somente inóculo - 2

CHYNOWETH et al. (1993)

35 46 - 100 Inóculo (1ário) - 2

OWEN et al. (1979)

35 30 e 45 7,1 250/ 160a Inóculo + meio - 20% Inóculo

RAPOSO et al. (2011) 35-41 13-87 7-7,8 100 ou 500 Somente inóculo/

Controles positivos

Manual 1x dia ou

sem agitação

≥2

HOLLIGER et al. (2016) 37 3b 7-8,5 100 a 500 Somente inóculo/

Controles positivos

Manual 1x dia ou

sem agitação

2 a 4c

BADSHAH; LIU;

MATHIASSON (2012)

37 10d + 33 7,2-8,1 460 Somente inóculo 46e 2

BADSHAH et al. (2012) 37 10d + 33 7,2-8,1 460 Somente inóculo 46e 3 a 8

a volume útil; b 3 dias consecutivos com até 1% de diferença máxima; c testar 3 condições de I/S preferencialmente, ou 2 se apresentarem resultado igual; d pré-incubação;

e automática intermitente (30 segundos ligada e 120 segundos desligada).

29

2.6. O processo de codigestão anaeróbia

A digestão de matérias-primas recalcitrantes ou com compostos inibitórios e substratos

altamente ricos em proteínas pode ser um processo lento e com baixa produção de biogás

(PATINVOH et al., 2016). Uma alternativa para superar estas restrições e melhorar o

desempenho do processo de digestão anaeróbia é utilizar a codigestão anaeróbia, que pode

propiciar o equilíbrio de nutrientes e aumentar a quantidade de substratos com maior potencial

de biodegradabilidade, além de incorporar biomassa mais adaptada à bioestabilização dos

resíduos (JINGURA e MANTENGAIFA, 2009; LOPES; LEITE; PRASAD, 2004).

A codigestão anaeróbia é um processo de tratamento de resíduos, similar à digestão

anaeróbia, no qual diferentes tipos de resíduos passíveis de fermentação são misturados e

tratados conjuntamente em proporção adequada, considerando a relação C/N, inibidores, nível

de biodegradabilidade da matéria-prima e conteúdo sólido total. Ou seja, é uma estratégia

eficiente para reduzir a inibição de amônia durante o processo de digestão, uma vez que visa

favorecer sinergismos, diluindo compostos prejudiciais e aperfeiçoando de fato todo o processo,

além de gerar uma partilha de custos, tratando diferentes resíduos em instalação única (AGDAG

e SPONZA, 2007; ALATRISTE-MONDRAGON et al., 2006; MATA-ALVAREZ et al.,

2014). Considerando o fato de que as matérias-primas degradadas não estão altamente

disponíveis e os problemas associados aos pré-tratamentos, a codigestão é uma boa estratégia

para aumentar a quantidade de biogás produzido, evitando os custos e os desafios associados

aos pré-tratamentos (PATINVOH et al., 2016).

Estudos sobre tipos de resíduos para a codigestão são os mais variados, tais como: lodo

industrial que foi cobioestabilizado com os resíduos sólidos urbanos (AGDAG e SPONZA,

2007; SOSNOWSKI; WIECZOREK; LEDAKOWICZ, et al. 2003) que proporcionou aumento

na quantidade de metano em comparação com resíduos sólidos urbanos bioestabilizados

isoladamente; Codigestão anaeróbia de resíduos vegetais mais lodo anaeróbio de esgoto

sanitário (KIM et al, 2003; LEITE et. al, 2017; LEITE et al., 2014); codigestão de silagem de

colheita com estrume de vaca (COMINO; ROSSO; RIGGIO, 2010); misturas de estrume,

resíduos de matadouros, resíduos sólidos municipais e resíduos de culturas (PAGÉS-DÍAZ et

al. 2011); Resíduos de tubos de papel com lodo industrial (TEGHAMMAR, et al., 2013). É

possível observar que em alguns casos o resíduo também pode assumir a função de inóculo.

30

Nestes estudos, sob uma variedade de cenários, os autores obtiveram aumentos de 15 até

109% da produção de biogás a partir da mistura de resíduos, quando comparada com a obtida

com os resíduos isolados.

No entanto, ainda são necessárias mais pesquisas nesta área para uma melhor compreensão

das proporções de mistura adequadas, dentre outros efeitos (PATINVOH et al., 2016). Por

exemplo, um benefício da codigestão é a redução do acúmulo de amônia quando as matérias-

primas com alto teor de proteína são digeridas. Chernicharo (2007) estabelece uma relação C/N

ótima para a digestão anaeróbia de 20 a 30, e estes valores são tomados como referência em

trabalhos de todo o mundo. No entanto, Zeshan; Karthikeyan; Visvanathan (2012) relataram

que o ajuste da relação C/N para 32 resultou em 30% menos formação de amônia na codigestão

seca de restos de alimentos, resíduos de frutas e vegetais, resíduos de jardim e papel.

Neste trabalho, a busca por um resíduo que fosse adequado à codigestão anaeróbia levou

ao resíduo oriundo do preparo de alimentos, visto que o resíduo principal (lodo de refinaria)

apresenta baixa relação C/N. O uso de um cossubstrato (restos de alimentos) com baixo teor

nitrogênio e lipídios pode auxiliar no ajuste da razão C/N ótima, visto que aumentará o carbono

presente na mistura e consequentemente a razão C/N. Desta forma, pode-se minimizar a

inibição por altas concentrações de amônia e o consequente acúmulo de ácidos graxos voláteis

(AGV), aumentando a produção de biogás (SEN et al., 2016).

Os alimentos que não são consumidos ou os restos do preparo, ambos descartados no lixo,

podem ser utilizados como alimentos para animais, na compostagem, na produção de energia

ou, o que deve ser evitado, encaminhados aos aterros. Estima-se que cerca de um terço dos

alimentos produzidos na Europa não sejam consumidos. A Comissão Europeia estima que, só

na União Europeia, se desperdicem 90 milhões de toneladas de alimentos por ano (ou seja, 180

kg por pessoa). O desperdício de alimento está diretamente ligado ao desperdício do uso da

terra, água, energia e de todos os outros fatores utilizados no seu ciclo de produção. Por

conseguinte, qualquer diminuição do desperdício de alimentos implica potenciais ganhos para

o meio ambiente. Se a quantidade de alimentos desperdiçados é reduzida ao longo do sistema

alimentar, serão necessários menos água, menos adubos, menos terras, menos transportes,

menos energia, menos recolhimento de resíduos e outros (AEA, 2017).

A pegada global de carbono associada ao desperdício de alimentos, em 2007, foi estimada

em 3,3 bilhões de toneladas de CO2 equivalente. Pode-se afirmar que o desperdício de alimentos

31

é o terceiro maior emissor de gases de efeito estufa, considerando o ranking nacional de

emissões, sendo precedido apenas pelas emissões totais geradas nos Estados Unidos e China

(FAO, 2013).

Tais resíduos, quando em ambientes naturais equilibrados, são espontaneamente

degradados, reciclando os nutrientes nos ciclos biogeoquímicos. Quando em grande volume e

dispostos de maneira inadequada, podem representar sério risco ambiental devido à geração de

lixiviado, emissão de gases na atmosfera, além do favorecimento da proliferação de vetores de

doenças. Por isto, o emprego de métodos adequados de gestão e tratamento destes resíduos é

imprescindível para a correta estabilização da matéria orgânica putrescível. E alerta- se para a

necessidade de investimento em pesquisa e implantação efetiva de tecnologias na área de

tratamento de resíduos no Brasil e no mundo (BRASIL, 2010; BRUNHARA et al., 2015).

Seguindo a hierarquia já mencionada sobre ordem ambientalmente correta de

gerenciamento de resíduos sólidos, a reciclagem dos alimentos desperdiçados é considerada

atrativa, pois resulta na produção de biogás para aproveitamento energético. Ou seja, tem-se a

metanização dos resíduos alimentares através da digestão anaeróbia, que é uma alternativa

viável para o tratamento e valoração dos resíduos alimentares (LI; PARK; ZHU, 2011;

BROWNE e MURPHY, 2013; FERREIRA, 2015). Em muitos países desenvolvidos, estes

processos e também a compostagem são amplamente utilizados para o tratamento das frações

orgânicas putrescíveis dos resíduos sólidos municipais (GÓMEZ, 2006).

O trabalho de Lin et al (2011) relata diferenças entre a digestão anaeróbia de resíduos de

alimentos convencionais na China e de somente resíduos de frutas e vegetais. Nesta

comparação, observou-se que o reator alimentado apenas com resíduos de frutas e vegetais

acumulou bem menos ácidos graxos e permaneceu estável; já no reator alimentado com restos

de comida, foram verificados valores elevados de amônia e ácidos. No Brasil, o trabalho de

Silveira (2016) também avaliou os restos de comida de um restaurante universitário e o mesmo

comportamento de acúmulo de amônia e ácidos foi percebido. Portanto, a escolha do tipo de

resíduo alimentar também pode influenciar na avaliação de quão vantajosa pode ser a

codigestão com estes resíduos. Nesta revisão não foram encontrados trabalhos utilizando a

codigestão do resíduo alimentar com os lodos de refinaria de petróleo.

32

2.7. Matriz SWOT e sua aplicação a resíduos

Alguns estudos apontam, desde o início do século XXI, que o desenvolvimento sustentável

será a única alternativa para o planeta, que já não suporta o consumo da sociedade. E, ainda,

que é necessário manter noções de sustentabilidade da produção ao consumo (UNEP, 2002).

O relatório de Brundtland, publicado pela WCED (1987), definiu pela primeira vez o que

seria conhecido como desenvolvimento sustentável. Isto é, o desenvolvimento que atende as

necessidades do presente sem comprometer as gerações futuras de atender suas necessidades.

Ao conceito de sustentabilidade foi acrescentado o fator social, formando o famoso tripé da

sustentabilidade (Figura 6) que atualmente é seguido em todo o mundo, levando em

consideração o lucro, mas também o meio ambiente e as pessoas.

Figura 6- Detalhamento sobre os constituintes da sustentabilidade. Fonte: Giovanelli (2015)

O conceito de sustentabilidade migrou também para as empresas. É sabido que corporações

que tomam medidas proativas considerando o desenvolvimento sustentável apresentam

melhores resultados do que empresas reativas (SZKLO e MAGRINI, 2008). A promoção da

33

sustentabilidade é algo debatido de forma estratégica em vários níveis e suas diversas

ferramentas são, em muitos casos, meios utilizados para a tomada de decisões.

Medir a sustentabilidade não é uma tarefa fácil e existem diversas métricas adotadas

mundialmente (SLAPER e HALL, 2011). Atualmente, vários critérios são utilizados por

diferentes autores para tentar definir o que compõe a sustentabilidade. Dentre os disponíveis na

literatura, tem-se os princípios fundamentais da sustentabilidade, da engenharia e da química

verde e outros critérios e princípios definidos nas conferências internacionais de meio ambiente

que visam uniformizar e atingir a sustentabilidade nas empresas, indústrias e processos

garantindo melhorias para as gerações futuras (ABRAHAM e NGUYEN, 2003; ANASTAS e

WARNER, 1998; ANASTAS e ZIMMERMAN, 2003; BEN- ELI, 2005).

Buscando uma ferramenta da gestão e administração, verificou-se que a Matriz SWOT

pode ser utilizada para avaliação de tecnologias com inspiração no tripé da sustentabilidade,

avaliando os fatores mais importantes contidos nesta matriz através de aspectos ambientais,

econômicos e sociais.

A Matriz SWOT, como ferramenta estratégica com foco em entender as variáveis que

compõem a sustentabilidade da empresa ou processo, já foi utilizada por diversos autores nos

mais variados segmentos. No estudo de Loch, Nardi e Rojo (2016), a analise SWOT foi

realizada para avaliar estrategicamente a gestão ambiental aplicada em empresas do setor de

agronegócio no que se refere à promoção da sustentabilidade desenvolvida pelas mesmas. Já

Marchezi (2013) teve como objetivo avaliar as tecnologias adotadas pelo setor de papel e

celulose no Brasil, de modo a identificar as que contribuem para a melhoria da sustentabilidade

do setor.

Segundo Fernandes (2012), a Matriz SWOT foi estruturada entre as décadas de 1950 e

1960, e continua contribuindo para a sua disseminação no planejamento estratégico,

principalmente de empresas. Este instrumento é relevante no que diz respeito a ajudar na

construção da estratégia, enfatizando a necessidade de se realizar o diagnóstico dos ambientes

interno e externo para a construção de um caminho orientado pelo pensamento estratégico e

convergente com as necessidades futuras.

A matriz se popularizou por sua forma simples de dispor os fatores, pela capacidade de

demonstrar a posição da organização frente ao cenário escolhido e de permitir maior facilidade

34

na análise do diagnóstico empresarial para decisões que podem ser tomadas em curto, médio e

longo prazo, ganhando, assim, aplicação em escala global. Hoje também é bastante utilizada

em conjunto com outras ferramentas e técnicas para elaboração do planejamento estratégico

das organizações (FERNANDES, 2012). Esta análise também é útil para revelar pontos fortes

que ainda não foram plenamente utilizados e identificar pontos fracos que podem ser corrigidos

(WRIGHT; KROLL; PARNELL, 2009).

A matriz SWOT é definida como uma ferramenta de análise estratégica que elenca forças,

oportunidades, ameaças e fraquezas, considerando fatores internos e externos. Como visto na

Figura 7, os fatores internos são representados pelas forças (S- strengths) e fraquezas (W-

weaknesses), enquanto os fatores externos são representados pelas oportunidades (O-

opportunities) e as ameaças (T- threats) (MINDTOOLS, 2011; PESSÔA, 2007).

Figura 7- Exemplo de Matriz SWOT.

Fonte: Adaptado de Fernandes, 2012.

Entende-se por ambiente externo fatores demográficos, econômicos, político-legais,

socioculturais, tecnológicos, globais e físico-ambientais. Em um ambiente industrial, os fatores

externos também são aqueles referentes aos concorrentes que fabricam os mesmos produtos

e/ou oferecem os mesmos serviços, fatores que não dependem em si da organização em questão.

As companhias não podem controlar diretamente esses segmentos, embora, sim poderão

35

reconhecer cada cenário e prognosticar o efeito que cada tendência produzirá nela (JHONSON;

SCHOLES; WHITTINGTON, 2006; HITT; IRELAND; HOSKISSON, 2015).

May (2010) destaca que a biodiversidade, os ecossistemas e os recursos naturais, hoje em

dia, são dimensões do ambiente externo a serem consideradas na tomada de decisões por várias

organizações e companhias a fim de observar e controlar seu impacto ambiental donde elas

operam e melhorar sua eficiência produtiva.

Já o ambiente interno refere-se à disponibilidade e deslocamento de recursos humanos,

disponibilidade dos recursos financeiros, políticas internas, características únicas da

organização, eficiência produtiva, qualidade, inovação, abastecimento, distribuição,

habilidades e expertises do pessoal (FERREL e HARTLINES, 2012; HITT; IRELAND;

HOSKISSON, 2015).

No tocante a aplicação da análise SWOT, segundo Híjar (2014) e Ferrell e Hartlines (2012),

deve-se ter cuidado para não haver confusão na identificação e separação dos temas internos

dos externos. Por exemplo, ameaças com fraquezas, visto que as primeiras não estão sob o

controle da empresa, mas estão no seu entorno imediato, e as segundas são inerentes à empresa,

suas ausências ou deficiências. O mesmo cuidado deve ser tomado com as oportunidades e

fortalezas, visto que as primeiras são geradas nos mercados ou ambientes e as segundas são

possuídas pela empresa.

Certamente uma das limitações desta análise é a subjetividade e ambiguidade na percepção

de quem está realizando–a. Deve-se evitar os pré-conceitos e brechas que lhe imprimem certos

pareceres de caráter sentimental e/ou pessoal na determinação de fatores, posto que podem

induzir um mal diagnóstico e interpretação (HÍJAR, 2014).

A matriz pode e, em muitos casos, deve ser combinada com outras ferramentas para melhor

entendimento ou aprofundamento do cenário. Uma análise complementar da matriz SWOT é a

realização de arranjos entre os elementos da matriz, utilizando dois conjuntos entre fatores de

ambientes interno e externo. Estes quadrantes foram definidos pensando no ambiente

organizacional, onde os cruzamentos dos fatores internos com os externos determinam os

diferentes quadrantes de I a IV (Figura 8) que têm significados distintos e importantes

(FERNANDES, 2012; RODRIGUES et al., 2016).

36

Figura 8- Matriz SWOT Cruzada

Fonte: Tachizawa e Freitas (2004) apud Fernandes (2012); Rodrigues et al. (2016), Dutra (2014) e Qualharini

(2014), e na Matriz SOWT 3.0 (BORGES, 2013; LUZ, 2013)

O quadrante I indica a existência de ação ofensiva, isto é, as forças podem ajudar a

aproveitar as oportunidades do mercado. Caso a tecnologia selecionada apresente fatores

majoritariamente neste quadrante, corresponde a uma situação mais positiva. Caso os resultados

apontem para o quadrante II, a tecnologia selecionada está sendo mantida pelas suas forças com

capacidade defensiva, mas em longo prazo as ameaças, se não forem sanadas, podem

inviabilizar o processo. O Quadrante III identifica o nível de debilidade da capacidade ofensiva,

indicando o quanto as fraquezas podem causar problemas para o aproveitamento das

oportunidades. Já no Quadrante IV, o nível de vulnerabilidade da tecnologia, considerando os

aspectos sustentáveis indica quanto o conjunto de fraquezas pode amplificar o efeito das

ameaças, tornando o processo ou técnica insustentável.

Entende-se que a análise de matriz cruzada sozinha é superficial e pode mascarar detalhes

de interesse, portanto aplicar outros métodos em conjunto (FERNANDES, 2012), tais como:

valorações, índices numéricos e validação